तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक सतह-SiC (सिलिकॉन कार्बाइड) उपकरण और उनके अनुप्रयोग

एक नए प्रकार के अर्धचालक पदार्थ के रूप में, SiC अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों और विद्युत गुणों के कारण लघु-तरंगदैर्ध्य ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, उच्च तापमान उपकरणों, विकिरण प्रतिरोध उपकरणों और उच्च शक्ति/उच्च शक्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए सबसे महत्वपूर्ण अर्धचालक पदार्थ बन गया है। विशेष रूप से जब चरम और कठोर परिस्थितियों में लागू किया जाता है, तो SiC उपकरणों की विशेषताएं Si उपकरणों और GaAs उपकरणों से कहीं अधिक होती हैं। इसलिए, SiC उपकरण और विभिन्न प्रकार के सेंसर धीरे-धीरे प्रमुख उपकरणों में से एक बन गए हैं, जो अधिक से अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं।

1980 के दशक से SiC डिवाइस और सर्किट का तेजी से विकास हुआ है, खासकर 1989 से जब पहला SiC सब्सट्रेट वेफर बाजार में आया। कुछ क्षेत्रों में, जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड, उच्च आवृत्ति उच्च शक्ति और उच्च वोल्टेज डिवाइस, SiC डिवाइस का व्यापक रूप से व्यावसायिक रूप से उपयोग किया गया है। विकास तेजी से हो रहा है। लगभग 10 वर्षों के विकास के बाद, SiC डिवाइस प्रक्रिया वाणिज्यिक उपकरणों का निर्माण करने में सक्षम हो गई है। क्री द्वारा प्रतिनिधित्व की जाने वाली कई कंपनियों ने SiC डिवाइस के वाणिज्यिक उत्पादों की पेशकश शुरू कर दी है। घरेलू शोध संस्थानों और विश्वविद्यालयों ने भी SiC सामग्री विकास और डिवाइस निर्माण प्रौद्योगिकी में संतोषजनक उपलब्धियां हासिल की हैं। हालाँकि SiC सामग्री में बहुत बेहतर भौतिक और रासायनिक गुण हैं, और SiC डिवाइस तकनीक भी परिपक्व है, लेकिन SiC डिवाइस और सर्किट का प्रदर्शन बेहतर नहीं है। इसके अलावा SiC सामग्री और डिवाइस प्रक्रिया को लगातार सुधारने की आवश्यकता है। S5C डिवाइस संरचना को अनुकूलित करके या नई डिवाइस संरचना का प्रस्ताव देकर SiC सामग्रियों का लाभ कैसे उठाया जाए, इस पर अधिक प्रयास किए जाने चाहिए।

वर्तमान में। SiC उपकरणों का अनुसंधान मुख्य रूप से असतत उपकरणों पर केंद्रित है। प्रत्येक प्रकार के उपकरण संरचना के लिए, प्रारंभिक अनुसंधान केवल डिवाइस संरचना को अनुकूलित किए बिना संबंधित Si या GaAs डिवाइस संरचना को SiC में प्रत्यारोपित करना है। चूंकि SiC की आंतरिक ऑक्साइड परत Si के समान है, जो SiO2 है, इसका मतलब है कि अधिकांश Si डिवाइस, विशेष रूप से m-pa डिवाइस, SiC पर निर्मित किए जा सकते हैं। हालाँकि यह केवल एक सरल प्रत्यारोपण है, प्राप्त किए गए कुछ उपकरणों ने संतोषजनक परिणाम प्राप्त किए हैं, और कुछ डिवाइस पहले ही कारखाने के बाजार में प्रवेश कर चुके हैं।

SiC ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस, विशेष रूप से ब्लू लाइट एमिटिंग डायोड (BLU-रे एलईडी), 1990 के दशक की शुरुआत में बाजार में आए और ये पहले बड़े पैमाने पर उत्पादित SiC डिवाइस हैं। उच्च वोल्टेज SiC शॉटकी डायोड, SiC RF पावर ट्रांजिस्टर, SiC MOSFETs और mesFETs भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। बेशक, इन सभी SiC उत्पादों का प्रदर्शन SiC सामग्रियों की सुपर विशेषताओं को निभाने से बहुत दूर है, और SiC उपकरणों के मजबूत कार्य और प्रदर्शन पर अभी भी शोध और विकास की आवश्यकता है। ऐसे सरल प्रत्यारोपण अक्सर SiC सामग्रियों के लाभों का पूरी तरह से फायदा नहीं उठा सकते हैं। यहां तक ​​​​कि SiC उपकरणों के कुछ लाभों के क्षेत्र में भी। शुरू में निर्मित कुछ SiC उपकरण संबंधित Si या CaAs उपकरणों के प्रदर्शन से मेल नहीं खा सकते हैं।

SiC सामग्री विशेषताओं के लाभों को SiC उपकरणों के लाभों में बेहतर रूप से रूपांतरित करने के लिए, हम वर्तमान में अध्ययन कर रहे हैं कि उपकरण निर्माण प्रक्रिया और उपकरण संरचना को कैसे अनुकूलित किया जाए या SiC उपकरणों के कार्य और प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए नई संरचनाएं और नई प्रक्रियाएं कैसे विकसित की जाएं।